[發(fā)明專利]基于里德堡原子的脈沖雷達(dá)系統(tǒng)及距離測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110317771.3
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113156415B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武博;林沂;王延正;吳逢川;安強(qiáng);付云起
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G01S13/10
• 分類號: G01S13/10;G01S7/285
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于里德堡原子的脈沖雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括雷達(dá)發(fā)射機(jī)、里德堡原子接收機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊和信號處理模塊；

所述雷達(dá)發(fā)射機(jī)用于根據(jù)預(yù)設(shè)的信號發(fā)射時間發(fā)送雷達(dá)信號；

所述里德堡原子接收機(jī)用于接收所述雷達(dá)信號經(jīng)目標(biāo)反射產(chǎn)生的回波信號；

所述數(shù)據(jù)采集模塊用于將所述里德堡原子接收機(jī)收到所述回波信號后的輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

所述信號處理模塊用于根據(jù)所述數(shù)字信號繪制所述回波信號的EIT-AT譜圖像，根據(jù)所述EIT-AT譜圖像通過圖像邊緣檢測方法獲取所述回波信號到達(dá)所述里德堡原子接收機(jī)時，所述EIT-AT譜圖像上出現(xiàn)光帶的起始時間，根據(jù)所述起始時間確定回波信號到達(dá)時間，根據(jù)所述信號發(fā)射時間和回波信號到達(dá)時間得到所述目標(biāo)的距離測量值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括時鐘同步裝置；

所述時鐘同步裝置用于設(shè)置所述雷達(dá)發(fā)射機(jī)和所述里德堡原子接收機(jī)的工作時序。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述里德堡原子接收機(jī)還包括探測激光器、耦合激光器、探測光二向色鏡、耦合光二向色鏡和原子氣室；

所述探測激光器發(fā)射的探測光經(jīng)所述探測光二向色鏡穿過所述原子氣室；

所述耦合激光器發(fā)射的耦合光經(jīng)所述耦合光二向色鏡穿過所述原子氣室；

所述原子氣室產(chǎn)生的透射光由光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，所述電信號為所述里德堡原子接收機(jī)的輸出信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述原子氣室是由堿金屬原子蒸氣填充的密閉玻璃器皿。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述堿金屬原子為銫原子或銣原子。

6.一種基于里德堡原子的脈沖雷達(dá)距離測量方法，其特征在于，所述方法包括：

由雷達(dá)發(fā)射機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的信號發(fā)射時間發(fā)送雷達(dá)信號；

由里德堡原子接收機(jī)接收所述雷達(dá)信號經(jīng)目標(biāo)反射產(chǎn)生的回波信號；

由數(shù)據(jù)采集模塊將所述里德堡原子接收機(jī)收到所述回波信號后的輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

由信號處理模塊根據(jù)所述數(shù)字信號繪制所述回波信號的EIT-AT譜圖像，根據(jù)所述EIT-AT譜圖像通過圖像邊緣檢測方法獲取所述回波信號到達(dá)所述里德堡原子接收機(jī)時，所述EIT-AT譜圖像上出現(xiàn)光帶的起始時間，根據(jù)所述起始時間確定回波信號到達(dá)時間，根據(jù)所述信號發(fā)射時間和回波信號到達(dá)時間得到所述目標(biāo)的距離測量值。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述數(shù)字信號繪制所述回波信號的EIT-AT譜圖像包括：

根據(jù)所述數(shù)字信號，以時間為橫軸，以探測光頻率值為縱軸，繪制所述回波信號的EIT-AT譜圖像。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述信號發(fā)射時間和所述回波信號到達(dá)時間得到所述目標(biāo)的距離測量值包括：

根據(jù)所述信號發(fā)射時間和所述回波信號到達(dá)時間得到所述目標(biāo)的距離測量值為：

其中，表示目標(biāo)的距離測量值，c表示自由空間的光速，t₀表示所述信號發(fā)射時間，t₁表示所述回波信號到達(dá)時間。

9.一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)權(quán)利要求6至8中任一項所述方法的步驟。

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求6至8中任一項所述的方法的步驟。